Способ получения полиэтилена Советский патент 1982 года по МПК C08F110/02 

(54) СПОСОБ ПОПУЧВНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА

I

Изобрегение огносигся к химической промышлвнносги, в часгносги к спсх:об7 получения полиэтилена по высокого аавления.

Иаеестен способ til получения полиэтилена путем полимеризации эгилена в трубчатом реакторе с распределением потока мономера и инициатора по цлине реактора при давлении 1О55-35ОО атм и 180-ЗОО°С в присутствии свобоннорарвКального инициатора (кислороа, перекиси). После прохождения полимеризации реакционный поток, преаварительво охлажяенный в холодальнике, дросселирзгют через вентиль в отделитель высокого давления, при этом давление пшижают от реакционного до ЗОО атм.

В отделителе высежого давления цэоисхопит разделение реакционной смеси на цве фазы: жидкую - насыщенный расгвор этилена в полиэтилене (концентрахшя этилена не выше 15% от массы полиэтилена) и газообразную - практически чиотый этилен содержащий менее 0,1% ниэкомолекуяяриых tfoaytofOB, в том числе низкомолекуляркых фракцкй попиэплвна. Из отоелигеля высокого газо&ая фаза направляек:я аа очистку и охлажцзние и далее возврашаехся на всао ком№рессс а высокого оа&левня откуда поо-ле смешения с ясхоовым гааом и {жапся до рабочего аовяения noctyt ee в реактор. Расплав полиэтияэва вшгьяцё иный

to этиленом, поступаем после пополнитель&ого )Ц)осселиро&авия по аавявввя не выше 7 кгс/см в огпелителк вязкого давлена из которого этилен (5% от массы полиэтилена «ПК 1% от ксхоявогь этилена)

15 после очистки в юслажяевия возвраща1рт на всас компрессе nefiBoro каскада, а полиэтилен поступает на паяьвейшую об- работку в экстру «эр.

Основным непистатком этого способа

Я является непроизвоовтельный расхоп энергии, требукшшйся для циркуляции этилена в цикле высокого дввления в ин тервалэ от ЗОО кгс/см - до рабочего

393

причем гем больший, чем вьпие рабочее давлеш1е. Этот расход энергии сосгавля ег в прецеле цо 75% от общего расхода анергии на компримирование.

Извесген также способ 2 получения полиэтилена по методу вьюокого давления с радикальными инициаторами на установке Полимер 5О, фоцесс полимери зации этилена протекает в реакторе при давлении 170О-25ОО кг/см и . Т1ря таких параметрах получающийся в реакторе полиэтилен растворен в этилене и реакционная масса находится в гомогенном состоянии. Конверсия этилена в полиэтилен за один проход реакционной массы через реактор составляет О,2, После полимеризации и предварительного охлаждения реакционный поток дросселируют через в отделитесь высокого давления, при давление смеси снижается от реакционного, например от Pjj

;200О кгс/см, до кгс/см, а температура среды равна 258°С. При этих условиях реакционная смесь становится гетерофазной (тяжелая фаза - раствор этилена в полиэтилене и легкая фаза - этилен). Из отделителя полиэтилен с растворенным в нем этклэном направляется на дальнейшую обработку, а этилен после очистки от частиц полиэтилена и охлаждения поступает на всас компрессора П каскада. В компрессоре этилен сжимается с 300 до 20ОО кгр/см, да- nse газ поступает в реактор. Для полу -чения ЮОО кг/ч полиэтилена через реактор должно пройти смеси этилена с инициатором в количестве 5000 кг/ч, при этом Возвратный полиэтилен в количестве 400О кг/ч дожимается компрессором на 17ОО кгс/см

Наиболее бпязйкм к предлагаемому по технической сущности и достигаемому рееультату является способ 3 подучения полиэтилена полимеризацией этилена в многозонном трубчатом реакторе при давлении 16ОО-250О ат в присутствии радикального инициатора с распределением потока мономера и инициатора по зонам с последующим трехступенчатым отделением полиэтилена от непрореагировавшего мономера.

Процесс полимеризации осущесгеляют при ИО-ЗОО С с Г5 именеш1ем кислорода в качестве, инициатора. После проведения полимеризации полученный продукт раздё шют под реакцнонным давлением в диклоннЬм сепараторе на две фазы, - практически чистый этилен и тяжелуто - раствор этилена в полиэтилене.

7214

Легкую фазу возвращают обратно в трубчатый реактор, а тяжелую разпеляюг затем обычным двухступенчатым методом (сначала в сепараторе ,промежуточного

давления при 7О-350 атм, а потом в сепараторе низкого давления при 1-10 атм), -на полиэтилен и исходный мономер.

Этот способ относительно эффективен только 1фи наличии в реакторе гетерогенной системы этилен-полиэтилен, т.е. при давлении значительно ниже 16ОО атм. При давлении 160О атм, когда система этилен-полиэтилен гомогенна, разделение на первой ступени под реакциотшык- да&5 лением неэффективно, т.е. рецирКулирующий поток этилена (легкая фракция), воэвращаемый на вход реактора, содержит значительное количество о(5разовавшегося полиэтилена, что приводит к резкому

0 снижению интенсивного процесса при поiBTopHoM прохождении его через реактор и непроизводительным затратам эдергии.

Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса.

5Указанная цель достигается тем, что

в способе получения полиэтилена полимеризацией этилена в многоэонном трубчатом реакторе при давлении 1бОО-25ООат в присутртвии радикального инициатора с

0 распределением потока мсяюмера и инициатора по зонам с последующим трехступенчатым отделением полиэтилена от непро(эеагировавшего мономера полимеризацию осуществляют в присутствии 7,518,0 мас.% от общего количества этилен на инертаого газа, а отделение полиэтилена на первой ступени прсжодят под да&;«нием на ЗО-4О% ниже давления на выходе из реактора.

Добавка инертного газа (азот, аргон и т.п.) к этилену существенно понижает растворимость полиэтилена в реакционной смеси при одной и той же температуре и парциальном давлении этилена (так как наблюдается повышение критической температуры фазового разделшия реакционной смеси).

На чертеже представлена принципиальная схема получения полиэтилена предлагаемым способом.

В первую здау трубчатого реактора 1 из компрессора 2 подают компримированный до реакционного давления этилен. Во вторую и третью зоны трубчатого реактора компрессором 3 подают компримиро5 ваннутб до реакционного давления смесь , этилена с азотом и. инициатор. После прохождения полимеризации реакционный поток черед дросселирующий вентиль 4 поступает на первую сгупспь разцеле- ния в отделитель 5. После разцолепия не прореагировавши и газ проходит систему фильтров 6 и теплообменников 7, смешивается в случае необходимости с азотом, подаваемым компрессором 8, и поступает на всас компрессора 3. Раствор этилена в полиэтилене череа Дроссеге1рутощий вентиль 9 поступает в отделитель 10 второй ступени разделени Из отделителя 10 расплав полиэтилена, насыщенный этиленом, поступает через цросселирукщий вентиль 11 в отделител 12 третьей ступени. Из отделителя 12 полиэтилен через дросселирукшшй вентиль 13 поступает на экструдер. Henpt реагировавший газ из отделителя проходит систему фильтрш 14 и теплообме ников 15, а затем поступает на всас Компрессора 2. Непрс агировавший газ проход:1т систему фильтров 16 и теплооб менников 17, смешивается со свежим этиленом и поступает на всас компрессора 18, где сжимается до промежуточног давления, а затем вместе с непрореагя- ровавшим газом поступает на всас компрессора. Количество реакционной смеси, поступающей на вход в первую и последу юшие зоны реактора, регулируют вентиле 1&, Расчет массового расхода этилена по компрессорам 2 и 3 производят соответственно по формулам: , где Q - суммариый массовый расход по- тсжа в реактор; X - ветчина конверсии этилена (м.д.), - массовая доля газа, выделяющегося после дросселирования раствора полиэтилена до давлэния не выше ЗОО кгс/см2(от количества полиэтилена), 1 i-n-). в качестве инициатора используют Кис лород, перекиси, азосоединения или их смеси. Пример I. В трехзонный трубчатый реактор 1, имеющий длины зон и внутренние диаметры труб (в метрах) по зонам соответственно: 1 зс«а - 57О; 0,04л П зша - 250; 0,00; Ш зона ЗОО; О,6б, подают компрессором 2 в 1 зону 26,0 т/ч этилена, содержащего I3ppm кислорода. Во П и Ш зоны ком рессором 3 подают по 12,О т/ч этилена и. по 1,9 т/ч азота (что составляет 7,5 мол.% от общего количества этил&на) в каждую зону.На входы во IT и Ш зоны поцаюг 1О%-ный раствор трети нобугилпербензоата в парафиновом масле в количестве по 37 л/ч. Реакционное давление на входе в реактор 2ООО атм, температура потоков газа на входах в зоны 45°С температура теплоносителя в рубашках по зонам: 20О°С , 2ОО°С, . Максимальная температура по зонам реактора: 298°С; 3Ol°Cf . После проведения полимеризации давление на выходе из реактора составляет, 180О атм. Реакционный поток из реакто ра 1 через дросселирующий вентиль 4 поступает на первую ступень.разделения в отделитель 5 при 260°С и давлэшш 125О атм. После разиеления непрорвагировавший газ фоходит систему фильтров 6 и теплообменников 7 и поступает на всас компрессора 3. Раствор этилена в полиэтилене поступает через дросселирз ющий вентиль 9 в отделитель Ю второй ступ«1и, где под давлением ЗОО атм прсисходит дальнейшее разделение на газообразную фазу (негфореагировавший этилен) и расплав подгаэтилеца, насыщен|Тный этиленом, который через дросселирз каций вентиль 11 поступает в отпелигелэ 12 третьей ступени, где происходит разделение прт 7 атм. Из отделителя 12 через дросселирукнций вентиль 13 выпиленный ПОЛИЭТИ;ЕН поступает на экструдер. Непрореагировавший газ из отделителя 10 проходит систему фильтров 14 я теплообменникрв 15, а затем поступает на всас Kcwnpeccopa 2, Непрореагирсдаавший газ из отделителя 12 третьей ступени проходит систему фильтров 16 и теплообменников 17, смешивается со свежим этиленом и поступает на всас компрессора 18, где сжимается до промежуточного давления, а затем поступи- ет на всас компрессорт 2, Выход пошэтилена 12,2 т/ч (конверсия 24,4%); показатель текучести рас |плава 1,95 г/10 мищ плотность О,9223 г/см . Расход эпэкгроэнергяи суммарно по всем реакционным компресорам составляет 38О «Вт/т. П р и м е р 2, Опыт проводят в уст ВИЯХ примера I, но гфи давлении в реак-i торе, равном 25ОО атм, и подаче 24,4 т/ч этилена в 3 зону реактора ко прессором 2, во П и Ш зсйы компрессором 3 по 1О,(5 т/ч этилена и по 4,6 т/Ч (что соответствует 18 мол,%) азота, максимальная температура по зонам р&актова составляет: ЗО2°С, 298°С и ЗО1 С. Давление не выходе из реактора 93 2300 атм. Разделение реакционной смеси на первой ciyneHH разделения в отделителе 5 проводят при 258°С и давлгшш 140О атм. Выход полиэтилена 12,3 т/ч (конверсия 24,5%)} показатель ге15учестн расплава 2,0 г/10 мин; алотность 6,923 г/см . Расход электроанерпш по реакционным компрессорам составляет 530 кВт/т Примерз. Опыт проводят в уолошях примера 1, но компрессором 3 поцают по 11,4 т/ч этилена и по т/ч (что составляет 7,5 мол.%|) aprraia, Выход полиэтилена 11,6 т/ч (конверсия 24%)| показатель тенучвсти расплава 2,6 Г/1О мин плотность 0,9225 т/см, Расзсод электро юргии QO реакционным компрессорам составляет 38О кВт/т. П р и м е р 4, (контрольный}. Опыт проводят в УСЛОВИЯХ {фимерв 1, но в отсутствие азота и ступени разделения. Расход электрошергхи по реакиионным компрессорам составляет 5ОО кВт/т. При мер 5 (кштро/ьный). Опыт проводят в условиях 2, но в от су ствие азота и первой ступени разде- яенйя. Расход электроаиергии по реакцишиым компрессорам составляет 650кВт/ П р и м е р б. Опыт проводят в услош5т фвмера 1, но при давлении в реекторе 16ОО атм и пода«ю 25,О т/ч этадена в I зону реактора компрессqaoM 2, во 0 Ш зшы компрессором 3 по 12,4 т/ч этилена и по 2,О т/ч (что соответствует 7,5 мол.%) азота, максимальная темйература по зшам реактора составляет: 300°С, 297°С, 295°С. Дав яение на выходе из реактора 1450 атм. Раздйяение реакцнсиной смеси на первой 8 ступени резделения в отделителе 5 проводят при и давлении 1ООО атм, Выход полиэтилена 9,7 т/ч (конверсия 18,0%); плотность 0,917 г/см. Расход электроэнергии по реакционным ко трессорам составляет 31О кВт/т. Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно энергозатраты. Формула изобретения Способ получения полиэтилена полимеризацией этилена в многозонном трубчатом реакторе при давлении 160О25ОО ат в присутствии радикального инициатора сраспр1еиеленнем потока мономера и инициатора по зонам с последукядим трехступенчатым отделением полиэтилена от непрореагировавшего мономера, о т - ли ч а ю щ н и с я тем, что, с целью снижения шергоемкости процесса, процесс полимеризации осуществляют в присутствии 7,5-18,0 мас.% от общего количес та этилена инертного газа, а отделешее полиэтилена на ступени проводят под давлением на 30-4О% ниже давления на выходе нз реактора. Иото бЕшки информации, гфинятые во внимание при экспертизе 1.Голосов Л. Д., Дшшес А. И. Технология (фшзвряства 1юлиэтил@на я полипропилена, М., Химия, 1976, с. 72-75. 2.Поля сов 3. Н, и др. Полиме{ -5Опроцесс получения полиэтилена высокого давлеки разработанный совместно специалистами СССР и ГДР - peaste utid Kau-techult 1979, специальный выпуск, с. 9-17 (базсвый объект). 3.Патент Великобритании № Ю39911, кл. С 3 Р, опубдак. 1966 (прототип).